Präfrontale Gewitter am 03. August 2013

Synoptische Situation

Am 03. August um 00 UTC befand sich Luxemburg vorderseitig eines nordostatlantischen Langwellentroges unter einer zyklonal gekrümmten südwestlichen Höhenströmung (Abb. 1). Die daraus resultierende kräftige Warmluftadvektion (20°C-Isotherme in 850 hPa wurde bis nach Dänemark advehiert) stützte einen Höhenrücken, der sich vom westlichen Mittelmeerraum bis nach Nordskandinavien erstreckte. Entlang der baroklinen Ostflanke des langwelligen Troges strömte der Polarjet (Abb. 2) und entsprechend war die troposphärische Dynamik über dem westlichen Mitteleuropa relativ stark ausgeprägt.

Darüber hinaus wanderte ein kurzwelliger Randtrog von der Biskaya (02.08. 12 UTC) in Richtung Ärmelkanal (03.08. 00 UTC), an dessen Vorderseite kräftige differentielle Advektion positiver Vorticity vorzufinden war. 

Abb. 1: Analyse der Temperatur und des Geopotentials in 500 hPa um 00 UTC | © wetter3

Abb. 2: Analyse des Windes, des Geopotentials und der Divergenz in 300 hPa um 00 UTC | © wetter3

Im Bodendruckfeld lag ein Tiefdruckgebiet knapp nordwestlich vor Schottland, das zum Höhentrog über dem Nordostatlantik korrespondierte. In der Nacht vom Freitag (02.08.) auf Samstag (03.08.) näherte sich aus Westen die Kaltfront, die durch das Hereinschwenken des oben erwähnten Sekundärtroges in nordöstliche Richtung beschleunigt wurde. Präfrontal etablierte sich eine bodennahe Konvergenzlinie, die durch einen thermisch induzierten Isobarentrog hervorgerufen wurde und sich von der Nordsee bis nach Südfrankreich erstreckte (Abb. 3).  

Abb. 3: Bodenanalyse um 00 UTC | © Deutscher Wetterdienst

Thermodynamische Umgebung

Die höchste Temperatur wurde am 02. August mit 35°C in Ettelbrück gemessen, wobei der Taupunkt am Nachmittag und in der Nacht auf den 03. August zwischen 16°C und 19°C variierte (MeteoGroup-Messnetz). Als Referenz für die vertikale Schichtung der Atmosphäre und für die Bestimmung der jeweiligen Konvektionsindizes werden nun an dieser Stelle die Daten des Radiosondenaufstiegs vom 03.08.2013 um 00 UTC aus Beauvechain (Belgien) verwendet. In Abb. 3 ist das dazu gehörige thermodynamische Diagramm in Form eines schrägen T-log(p)-Diagramms dargestellt. Die rechte schwarze Zustandskurve ist der Temperaturverlauf und die linke Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben dem Diagramm sind die Windpfeile für die entsprechenden Höhen angegeben.

Abb. 3 | © University of Wyoming

Nun folgt eine Auflistung der wichtigsten Parameter:

• 500 hPa Temperatur: -13,3°C
• 500 hPa Wind: 54 kn (100 km/h)
• 850 hPa Temperatur: +18,4°C
• 850 hPa Wind: 30 kn (56 km/h)
• 850 hPa pseudopotentielle Temperatur: 57°C
  ==> Luftmassentyp: südeuropäische Subtropikluft (xS)
• 850 - 600 hPa Lapse Rate: 20 °C
• Mixed-Layer Lifted Index (500 hPa): -3,4°C
• Mixed-Layer CAPE: 400 bis 450 J/kg==> mäßige latente Instabilität
• Mixed-Layer CIN: -300 J/kg ==> sehr starke konvektive Hemmung
• Höhe der Tropopause: 12 bis 14 km
• Schichtdicke 1000/500 hPa: 5653 gpm
• Ausfällbares Niederschlagswasser (PWAT): 34 mm
• Windscherung 0-1 km (LLS): 10 m/s
• Windscherung 0-6 km (DLS): 27 m/s

(Hinweis: Mixed-Layer = untersten 100 hPa)

Verifikation

Am späten Abend des 02. Augusts kam es über dem Südwesten Frankreichs zur Auslöse von hochreichender Feuchtekonvektion. Durch die Annäherung der Vorderseite des Randtroges (und der damit verbundenen differentiellen Advektion positiver Vorticity) und des rechten Eingangsbereiches eines Jetstreaks wurden die eingeflossenen feucht-warmen Luftmassen zum Aufstieg gezwungen. Desweiteren überlappte sich diese dynamische Hebung mit der präfrontalen Konvergenzzone. Entsprechend konnte die stark ausgeprägte konvektive Hemmung (hohe CIN-Werte) überwunden und mittels der mäßigen latenten Labilität Gewitterzellen getriggert werden (Abb. 4), die aufgrund einer nahezu parallel zur Konvergenzlinie angeordneten starken hochreichenden Windscherung ein hohes Maß an Dynamik erfuhren. Über den französischen Departements Gironde und Dordogne konnten demnach mehrere Superzellengewitter beobachtet werden. 

Abb. 4: IR-Satellitenbild um 20 UTC und Anzahl der Erdblitze zwischen 19 und 20 UTC (violett: alt, weiß: neu) | © Meteogroup

Im weiteren Verlauf zog die präfrontale Konvektion in eine nordöstliche Richtung, wobei südlich von Paris über Zentralfrankreich zwischen 21 und 23 UTC weitere Gewitterzellen entlang der Konvergenzlinie entstanden. Diese konvektiven Zellen blieben aber größtenteils isoliert, so dass sich keine organisierte Multizellenlinie entwickelte. Die stärksten Gewitter waren zu dem Zeitpunkt über der französischen Region Limousin aktiv (Abb. 5). 

Abb. 5: IR-Satellitenbild um 23 UTC und Anzahl der Erdblitze zwischen 22 und 23 UTC (violett: alt, weiß: neu) | © MeteoGroup

Da sich die Konvergenzlinie mit zunhemender Nordost-Verlagerung vom Hebungsfeld des Randtroges entfernte, schwächte sich die Konvektion über Nordfrankreich zwischen 23:30 und  00:30 UTC markant ab. Jedoch behielten zwei Gewitterherde über Lothringen ihre hohe Intensität bei und nahmen Kurs in Richtung Luxemburg. 
Gewittrige Aktivitäten konnten zwischen 00:30 und 02:00 UTC über luxemburgischem Boden verzeichnet werden. Dabei erreichte ein erstes, eher unstrukturiertes Gewitter gegen 00:40 UTC den äußersten Südwesten Luxemburgs und zog dann mit seinem Schwerpunkt von Steinfort über Useldingen und Colmar-Berg in Richtung Bettendorf (Abb. 6).
Gegen 01:20 UTC erreichte dann ein weiteres, mehrzelliges Gewitter den äußersten Süden Luxemburgs. welches sich während der Verlagerung entlang der Mosel jedoch langsam abschwächte. Nichtsdestotrotz erlangte die westliche Hälfte des Multizellengewitters südöstlich von Luxemburg-Stadt zwischen 01:25  und 01:40 UTC kurzzeitig eine Bogenform (Abb. 6). 

Abb. 6: Niederschlagsradaranimation 00 bis 03 UTC | © MeteoGrouè

Die 12-stündigen Niederschlagsmengen verblieben aufgrund der schnellen Zuggeschwindigkeit (ca. 60 km/h) der Gewitter größtenteils im "normalen" Bereich (Abb. 7). Ein Volltreffer konnte immerhin in Steinfort registriert werden, wo innerhalb von 10 Minuten 11 mm Regen fielen. 

Abb. 7: Niederschlagsmengen zwischen 18 und 06 UTC | © MeteoGroup

Die unwetterartigste Begleiterscheinung der Gewitter war in diesem Fall der Wind, da sich die konvektiven Zellen in einer markant dynamischen Umgebung befanden. In Steinfort, Bettemburg und am Flughafen Findel wurden Gewitterfallböen (eng. downbursts) mit Sturmstärke registriert (Abb. 8). Aufgrund der Vegetationsschäden, die laut Medienberichten vielerorts aufgetreten sind, kann davon ausgegangen werden, dass lokal Windgeschwindigkeiten von bis zu 110 km/h erreicht wurden (vgl. Torro-Skala) und dies hauptsächlich im Korridor des ersten Gewitters. 

Abb. 8: Windspitzen (in km/h) zwischen 00 und 03 UTC | © MeteoGroup

Die Blitzaktivitäten waren regional stark ausgeprägt. Die kräftige Gewitterzelle, die über die Kantone Capellen, Mersch und Diekirch hinweg zog, besaß eine relativ hohe Blitzdichte (Abb. 9). Nördlich der Sauer und über dem Kanton Echternach war die Blitzdichte am geringsten.

Abb. 9: Verteilung der Erd- und Wolkenblitze zwischen 00 und 03 UTC | © nowcast GmbH, LINET view